Settlement Point และ Tiltmeter วัดการทรุด-เอียงของอาคารข้างเคียงเป็นตัวเลข

วัดการทรุดตัวของอาคารข้างเคียงด้วยอะไร?

เครื่องมือที่ใช้วัดการทรุดตัวรอบงานก่อสร้างมีสามชนิดหลัก และแต่ละชนิดตอบคำถามคนละข้อ ชนิดแรกคือ Surface Settlement Marker หรือหมุดวัดการทรุดตัวที่ผิวดิน ติดตั้งโดยฝังหมุดโลหะลงในผิวถนน ทางเท้า หรือพื้นคอนกรีตรอบพื้นที่ก่อสร้าง แล้วรังวัดระดับหัวหมุดเป็นรอบ ๆ เทียบกับหมุดหลักฐานที่อยู่นอกเขตอิทธิพลของงาน ผลต่างจากค่าฐานคือการทรุดตัวของผิวดิน ณ ตำแหน่งนั้น

ชนิดที่สองคือ หมุดวัดการทรุดตัวบนตัวอาคาร (Building Settlement Point) ซึ่งยึดกับโครงสร้างจริงคือเสา ฐานราก หรือผนังรับน้ำหนักของอาคารข้างเคียง ความต่างจากหมุดที่ผิวดินสำคัญกว่าที่หลายคนคิด เพราะผิวดินอาจทรุดจากดินถมหลวมหรือผิวทางเสื่อมสภาพโดยที่ตัวอาคารซึ่งวางบนเสาเข็มยังไม่ขยับเลย การอ่านค่าทั้งสองชุดควบคู่กันจึงช่วยแยกได้ว่าเป็นการทรุดของผิวดินหรือของโครงสร้าง

ชนิดที่สามคือ Multi-level Settlement Point หรือที่หน้างานเรียกกันว่า Deep Settlement Point ซึ่งติดตั้งหัววัดหลายระดับในหลุมเจาะเดียว ทำให้แยกได้ว่าการทรุดตัวที่เห็นบนผิวมาจากการอัดตัวของชั้นดินระดับใด เป็นเครื่องมือที่ใช้เมื่อต้องการเข้าใจกลไก ไม่ใช่แค่เฝ้าระวังค่าตัวเลข ส่วน Settlement Plate เป็นคนละงานกัน เพราะออกแบบมาวางใต้ดินถมเพื่อวัดการทรุดของคันดิน ไม่ได้ใช้กับอาคารข้างเคียง

ข้อควรเข้าใจก่อนไปต่อคือ งานติดตั้งเครื่องมือวัดเหล่านี้ไม่ใช่งานเดียวกับการสำรวจสภาพอาคารก่อนเริ่มก่อสร้าง การบันทึกสภาพเดิม ทำ Crack Map และเก็บภาพถ่ายเป็นหลักฐาน เป็นขั้นตอนของ Dilapidation Survey ซึ่งอธิบายไว้แยกต่างหากในสำรวจอาคารข้างเคียงก่อนก่อสร้าง ส่วนบทความนี้พูดถึงเครื่องมือที่ติดค้างไว้เพื่ออ่านค่าเป็นตัวเลขต่อเนื่องตลอดช่วงงาน ภาพรวมของเครื่องมือทุกชนิดในงานธรณีเทคนิคดูได้ที่คู่มือเครื่องมือวัดทางธรณีเทคนิค

Tiltmeter วัดความเอียงได้ละเอียดแค่ไหน?

Tiltmeter ที่ SPN ใช้ในงานตรวจวัดอาคารมีความละเอียดระดับ ±0.01 องศา ตัวเลขนี้ฟังดูเป็นนามธรรม แปลงเป็นภาษาหน้างานได้ว่าประมาณ 0.17 มิลลิเมตรต่อความสูง 1 เมตร นั่นคือถ้าอาคารสูง 12 เมตรเอียงไปจนยอดขยับออกจากแนวดิ่งราว 2 มิลลิเมตร Tiltmeter จะจับได้แล้ว ทั้งที่สายตาคนมองไม่มีทางเห็น และการวัดด้วยลูกดิ่งธรรมดาก็แยกไม่ออกจากความคลาดเคลื่อนของการวัดเอง

ตัวหัววัดยึดกับแผ่นฐานที่ติดตายกับผนังหรือเสาของอาคาร วัดมุมเอียงเทียบแนวดิ่งได้สองแกนตั้งฉากกัน จึงบอกได้ทั้งขนาดและทิศทางที่อาคารเอียงไป ข้อได้เปรียบที่ทำให้ Tiltmeter เป็นเครื่องมือหลักในงานเฝ้าระวังอาคารข้างเคียงคือ ติดตั้งเสร็จภายในไม่กี่ชั่วโมงโดยไม่ต้องเจาะหลุมสำรวจ ต่อเข้าระบบไร้สายและ Datalogger เพื่ออ่านค่าอัตโนมัติได้ และตั้งค่าให้ ส่งการแจ้งเตือนทันทีเมื่อค่าเกินเกณฑ์ โดยไม่ต้องรอรอบเข้าหน้างาน

สิ่งที่ Tiltmeter ทำไม่ได้ก็ควรพูดให้ชัดเช่นกัน มันวัดการเอียงเฉพาะจุดที่ติดตั้ง ไม่ได้บอกว่าอาคารทรุดลงไปกี่มิลลิเมตร และไม่ได้บอกว่าดินใต้อาคารเคลื่อนตัวอย่างไร หากต้องการโปรไฟล์การเคลื่อนตัวด้านข้างตลอดความลึกของชั้นดินหลังกำแพงกันดิน ต้องใช้ Inclinometer ซึ่งหยั่งอยู่ในหลุมเจาะและให้ค่าเป็นเส้นการเคลื่อนตัวทีละความลึก อีกข้อคือหัววัดไวต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ การติดตั้งในตำแหน่งที่โดนแดดจัดสลับร่มเงาจะทำให้กราฟแกว่งเป็นรอบวัน ซึ่งต้องแยกออกจากแนวโน้มจริงตอนแปลผล

Settlement Point กับ Tiltmeter เลือกใช้ตัวไหน?

คำตอบสั้นที่สุดคือใช้ทั้งคู่ เพราะวัดกันคนละองค์ประกอบของการเคลื่อนตัวเดียวกัน Settlement Point บอกว่าอาคาร ทรุดลงไปเท่าไร ส่วน Tiltmeter บอกว่าอาคาร เอียงไปเท่าไรและไปทางไหน อาคารที่ทรุดเท่ากันทั้งหลังมักไม่เกิดความเสียหายกับโครงสร้างมากนัก แต่อาคารที่ทรุดไม่เท่ากันจนเอียง คือกรณีที่ทำให้เกิดรอยร้าวและต้องเฝ้าระวังจริงจัง การมีข้อมูลทั้งสองด้านจึงตีความได้ตรงกว่าการมีอย่างใดอย่างหนึ่ง

ในทางปฏิบัติ Tiltmeter มักถูกวางไว้บนอาคารที่อ่อนไหวที่สุดหรืออยู่ใกล้ขอบงานขุดที่สุดเพียงไม่กี่หลัง ขณะที่ Surface Settlement Marker กระจายเป็นผังรอบพื้นที่ทั้งโครงการ เพราะราคาต่อจุดต่ำกว่ามากและช่วยให้เห็นขอบเขตอิทธิพลของงานได้ครบ ดูภาพรวมชุดเครื่องมือทั้งหมดที่ใช้ในงานขุดลึกได้ที่ตรวจวัดงานขุดดินลึกในชั้นดินอ่อนกรุงเทพ

ติดตั้งกี่จุด วางตรงไหน?

จำนวนและตำแหน่งจุดวัดเป็นสิ่งที่วิศวกรผู้ออกแบบกำหนดในข้อกำหนดการตรวจวัดของแต่ละโครงการ โดยพิจารณาจากความลึกงานขุด ชนิดระบบค้ำยัน ระยะห่างจากอาคารข้างเคียง สภาพชั้นดินจากผลเจาะสำรวจ และความอ่อนไหวของอาคารนั้น ๆ ไม่มีตัวเลขสำเร็จรูปที่ใช้ได้กับทุกงาน แต่มีหลักการวางที่ใช้ร่วมกันอยู่ไม่กี่ข้อ

สำหรับ Surface Settlement Marker หลักการคือวางเป็น หน้าตัดตั้งฉากกับแนวกำแพงกันดิน โดยแต่ละหน้าตัดมีหลายจุดไล่ระยะจากใกล้ขอบงานขุดออกไปจนถึงระยะที่คาดว่าพ้นเขตอิทธิพลแล้ว การเรียงแบบนี้ทำให้พล็อตรางการทรุดตัวได้จริงและเห็นว่าอิทธิพลของงานแผ่ออกไปไกลแค่ไหน ไม่ใช่แค่รู้ค่าที่จุดใดจุดหนึ่ง โดยต้องมีจุดอ้างอิงอย่างน้อยหนึ่งจุดที่อยู่นอกเขตอิทธิพลไว้ตรวจสอบว่าหมุดหลักฐานยังไม่ขยับ

สำหรับ Tiltmeter หลักการคือติดที่ มุมอาคารด้านที่หันเข้าหางานขุด และควรมีอย่างน้อยสองมุมของอาคารเดียวกัน เพราะการมีจุดเดียวแยกไม่ออกว่าอาคารเอียงทั้งหลังหรือบิดตัว ระดับที่ติดควรเป็นตำแหน่งที่แทนพฤติกรรมของโครงสร้างหลักได้ ยึดกับองค์อาคารที่แข็งแรง ไม่ใช่ผนังก่ออิฐที่ขยับได้เอง เข้าถึงเพื่อบำรุงรักษาได้ และหลบตำแหน่งที่โดนแดดโดยตรงหรือโดนกระแทกจากงานก่อสร้าง

ขั้นตอนที่ห้ามข้ามคือการอ่านค่าฐานก่อนเริ่มกิจกรรมที่อาจกระทบอาคาร ควรอ่านซ้ำอย่างน้อยสองถึงสามรอบเพื่อยืนยันว่าค่าเริ่มต้นนิ่งจริง ไม่ใช่ค่าที่ยังคลาดเคลื่อนจากการติดตั้งใหม่ ๆ และควรทำในช่วงเดียวกับการสำรวจสภาพอาคารเดิม เพื่อให้ชุดข้อมูลบันทึกสภาพและชุดข้อมูลตัวเลขเริ่มนับจากจุดเดียวกัน

อ่านค่าถี่แค่ไหน และเมื่อไหร่ถือว่าผิดปกติ?

ความถี่การอ่านค่าผูกกับกิจกรรมก่อสร้าง ไม่ใช่ผูกกับปฏิทิน หลักการคืออ่านถี่ขึ้นในช่วงที่มีกิจกรรมซึ่งเปลี่ยนสภาพความเค้นในดินอย่างรวดเร็ว ได้แก่ ช่วงขุดดินแต่ละชั้น ช่วงตอกหรือเจาะเสาเข็มใกล้แนวเขต ช่วงสูบน้ำลดระดับน้ำใต้ดิน และช่วงถอดค้ำยันซึ่งเป็นจังหวะที่กำแพงกันดินรับพฤติกรรมใหม่ จากนั้นจึงลดความถี่ลงเมื่อค่าที่อ่านได้นิ่งต่อเนื่องหลายรอบ Tiltmeter ที่ต่อกับ Datalogger สามารถอ่านค่าถี่ได้โดยไม่เพิ่มภาระหน้างาน จึงมักตั้งให้เก็บค่าต่อเนื่องตลอดช่วงกิจกรรมเสี่ยง

ส่วนคำถามว่าค่าเท่าไรถือว่าผิดปกติ ต้องตอบว่าเกณฑ์เตือนกำหนดเป็นรายโครงการโดยวิศวกรผู้ออกแบบ ไม่มีตัวเลขสากลที่ใช้ได้กับอาคารทุกหลัง โดยทั่วไปจะกำหนดเป็นสามระดับ คือระดับเฝ้าระวัง ระดับที่ต้องทบทวนวิธีทำงาน และระดับที่ต้องหยุดกิจกรรมเพื่อตรวจสอบ ค่าที่ใช้ตั้งเกณฑ์มาจากการวิเคราะห์ของผู้ออกแบบร่วมกับความอ่อนไหวของอาคารข้างเคียงแต่ละหลัง อาคารเก่าที่วางบนฐานรากตื้นย่อมมีเกณฑ์ที่เข้มกว่าอาคารใหม่บนเสาเข็มยาว

สิ่งที่มีค่ากว่าตัวเลขจุดเดียวคือ แนวโน้ม สัญญาณที่วิศวกรให้ความสำคัญได้แก่ อัตราการเปลี่ยนแปลงที่เร่งขึ้นแทนที่จะชะลอลง ค่าที่ไม่กลับเข้าสู่แนวโน้มเดิมหลังหยุดกิจกรรมที่เป็นต้นเหตุ หลายจุดที่เคลื่อนไปในทิศทางเดียวกันพร้อมกันซึ่งบ่งชี้ว่าเป็นพฤติกรรมจริงไม่ใช่ความคลาดเคลื่อนของการวัด และการทรุดตัวที่ต่างกันระหว่างจุดสองจุดบนอาคารเดียวกันจนทำให้เกิดการบิดเบี้ยวเชิงมุม ซึ่งเป็นตัวชี้วัดที่สัมพันธ์กับการเกิดรอยร้าวมากกว่าค่าการทรุดตัวรวม การอ่านค่าเครื่องมือควบคู่กับการติดตามรอยร้าวจึงให้ภาพที่ครบกว่า อ่านวิธีอ่านรอยร้าวได้ที่รอยร้าวโครงสร้างแบบไหนอันตราย

ข้อมูลจากเครื่องมือวัดที่มีค่าฐานชัดเจนและอ่านค่าต่อเนื่อง ช่วยให้ทีมงานตัดสินใจทางวิศวกรรมได้บนข้อเท็จจริง และเป็นบันทึกที่ตรวจสอบย้อนกลับได้ว่าโครงสร้างข้างเคียงมีพฤติกรรมอย่างไรในแต่ละช่วงเวลา ทั้งนี้การพิจารณาข้อเรียกร้องหรือข้อพิพาทใด ๆ ขึ้นกับพยานหลักฐานหลายส่วนประกอบกันและดุลพินิจของผู้เกี่ยวข้อง ไม่ได้ตัดสินจากข้อมูลตรวจวัดเพียงชุดเดียว

บริการของ SPN อ้างอิงมาตรฐานอะไร ราคาเท่าไร?

ฝั่งหมุดวัดการทรุดตัวมีมาตรฐานสากลรองรับอยู่แล้ว คือ ASTM D6598-19 (Standard Guide for Installing and Operating Settlement Points for Monitoring Vertical Deformations) ซึ่งครอบคลุมการประกอบ ติดตั้ง อ่านค่า และดูแลหมุดวัดการทรุดตัว ทั้งแบบที่อ่านค่าด้วยการรังวัดระดับจากหมุดหลักฐานภายนอก และแบบที่มีระบบอ้างอิงภายในหยั่งลงชั้นดินแข็งใต้ชั้นที่ยุบตัว (หลักการเดียวกับ Multi-level Settlement Point) โดยกรอบของมาตรฐานเขียนไว้สำหรับการทรุดตัวใต้น้ำหนักถมหรือคันทางเป็นหลัก ส่วน Tiltmeter ยังไม่มีมาตรฐาน ASTM หรือ มยผ. ที่กำหนดวิธีติดตั้งไว้เป็นการเฉพาะ และฝั่งไทยยังไม่มี มยผ. สำหรับงานตรวจวัดอาคารข้างเคียงโดยตรง คุณภาพงานจึงมาจากสามส่วน คือ งานรังวัดระดับ ที่ใช้หลักปฏิบัติของ Precise Leveling ผูกค่ากับหมุดหลักฐานนอกเขตอิทธิพล การสอบเทียบหัววัด ตามข้อกำหนดของผู้ผลิตก่อนติดตั้งและตามรอบ และ ข้อกำหนดการตรวจวัดเฉพาะโครงการ ซึ่งระบุตำแหน่งจุดวัด รอบการอ่านค่า เกณฑ์เตือน และรูปแบบรายงาน เมื่อโครงการติดตั้งเครื่องมือชนิดอื่นร่วมด้วยจึงจะมีมาตรฐานเข้ามาเกี่ยวข้องเพิ่ม เช่น ASTM D6230 สำหรับงานวัดการเคลื่อนตัวด้วย Inclinometer และ ASTM D7764 สำหรับการทดสอบรับรองหัววัด Vibrating Wire Piezometer ก่อนติดตั้ง

SPN ให้บริการครบวงจรตั้งแต่วางผังจุดวัดร่วมกับวิศวกรผู้ออกแบบ ติดตั้งหมุดวัดการทรุดตัวและ Tiltmeter อ่านค่าฐาน อ่านค่าตามรอบหรือเชื่อมระบบอ่านอัตโนมัติพร้อมแจ้งเตือน ประมวลผลเป็นกราฟการเคลื่อนตัวเทียบเวลาคู่กับกิจกรรมก่อสร้าง จนถึงรายงานที่ลงนามรับรองโดยวิศวกรโยธาที่มีใบอนุญาต (กว.) สภาวิศวกร พร้อมลายเซ็นและเลขทะเบียน ใช้ประกอบการยื่นต่อหน่วยงานที่เกี่ยวข้องได้ ดูขอบเขตบริการทั้งหมดที่หน้างานติดตั้งเครื่องมือวัดและตรวจวัดพฤติกรรม

ค่าบริการขึ้นกับจำนวนจุดติดตั้ง ชนิดเครื่องมือ ระยะเวลาเฝ้าติดตาม จำนวนรอบการอ่านค่า และการเลือกอ่านค่าด้วยคนหรือระบบอัตโนมัติ จึงประเมินเป็นรายโครงการ ติดต่อรับใบเสนอราคาฟรีภายใน 24 ชั่วโมง ทั้งนี้ราคายังไม่รวมค่าเดินทางและค่าขนย้ายเครื่องมือ ซึ่งคิดเพิ่มตามระยะทางของหน้างาน